Как определить лимитирующий фактор на поле
Если бы у меня спросили про одно единственное действие, которое точно повысит урожайность, я бы посоветовал определить лимитирующий фактор. Что это за фактор, почему он важен и как его найти — в этой статье.
Всеволод Генин
Специалист по ГИС и агрохимии. Разрабатывает инструменты для точного земледелия с 2013 года. Сооснователь OneSoil.
Давайте начнём с аналогии. Человеку для выживания необходимы тепло, безопасность, еда и вода. Представим, что всё это у нас есть, и в сутки мы выпиваем по два литра жидкости. Но вдруг по независящим от нас причинам вода заканчивается. Так проходит день, два. Как надолго нас хватит? Сам я не проверял, но учёные говорят, что в среднем летальный исход наступает после 3−4 дней без воды. В такой ситуации вода — наш лимитирущий фактор. 2 литра воды в сутки — оптимум, при котором мы чувствуем себя превосходно. Стакан воды раз в 3−4 дня — минимум, который нужен для выживания. Вот так же работает и у растений.
Подпишитесь и получайте новые статьи в почте!
Давайте начнём с аналогии. Человеку для выживания необходимы тепло, безопасность, еда и вода. Представим, что всё это у нас есть, и в сутки мы выпиваем по два литра жидкости. Но вдруг по независящим от нас причинам вода заканчивается. Так проходит день, два. Как надолго нас хватит? Сам я не проверял, но учёные говорят, что в среднем летальный исход наступает после 3−4 дней без воды. В такой ситуации вода — наш лимитирущий фактор. 2 литра воды в сутки — оптимум, при котором мы чувствуем себя превосходно. Стакан воды раз в 3−4 дня — минимум, который нужен для выживания. Вот так же работает и у растений.
Что такое лимитирующий фактор и почему он важен
Лимитирующий фактор — это тот фактор среды, которого либо слишком много, либо слишком мало на поле. Он отрицательно влияет на рост и развитие растений и ослабляет действие других показателей, значения которых находятся на оптимальном уровне.
Например, мы знаем, что содержание фосфора и калия на поле в пределах допустимого диапазона. При этом кислотность почвы низкая — это и есть лимитирующий фактор. Сколько бы мы ни вносили удобрений на таком поле, ничего не поможет. Потому как кислотность почвы будет нейтрализовать действие даже самых лучших удобрений.
Например, мы знаем, что содержание фосфора и калия на поле в пределах допустимого диапазона. При этом кислотность почвы низкая — это и есть лимитирующий фактор. Сколько бы мы ни вносили удобрений на таком поле, ничего не поможет. Потому как кислотность почвы будет нейтрализовать действие даже самых лучших удобрений.
Кто это всё придумал. Закон лимитирующего фактора вывел и доказал в далеком XIX веке Либих Юстус. Однажды на уроке греческого языка у юного Юстуса взорвался ранец с гремучей ртутью, после чего он окончательно понял, что гуманитарные науки не для него, а вот в химии есть что-то интересное. В 1840 году Юстус Либих сформулировал закон экологического минимума: на развитие растений оказывает наибольшее воздействие тот фактор, которого растению недостает.
Этот закон в 1913 году дополнил Виктор Шелфорд. Он доказал, что жизнь каждого организма, в том числе и растений, зависит от ряда факторов, к которым у этого организма есть свой предел толерантности или выносливости. Диапазон между минимальным и максимальным значением фактора — это и есть этот предел. Как только значение фактора приближается к минимуму или максимуму, организм начинает испытывать стресс. В общем, всё как у людей!
Как определить лимитирующий фактор с помощью OneSoil
Легче всего определить лимитирующий фактор на поле, если выделить зоны продуктивности. Они отражают уровень плодородия разных участков поля и строятся на основе многолетних данных вегетации. Зная многолетнюю вегетацию на поле, мы можем выделить те участки, где показатели были ниже среднего. Именно в этих зонах лимитирующий фактор проявляется лучше всего.
1. Выделяем зоны продуктивности. Бесплатно это сделать можно в веб-приложении OneSoil. Приложение строит зоны на основе относительной урожайности за 4 года, которую рассчитывает специальный алгоритм по спутниковым снимкам. Всё, что нужно сделать, — зарегистрироваться, перейти во вкладку «Удобрения» или «Посев», выбрать своё поле. И перед вами появится карта зон продуктивности.
1. Выделяем зоны продуктивности. Бесплатно это сделать можно в веб-приложении OneSoil. Приложение строит зоны на основе относительной урожайности за 4 года, которую рассчитывает специальный алгоритм по спутниковым снимкам. Всё, что нужно сделать, — зарегистрироваться, перейти во вкладку «Удобрения» или «Посев», выбрать своё поле. И перед вами появится карта зон продуктивности.
Вот так выглядят зоны продуктивности в веб-приложении OneSoil
2. Следующий шаг — сравнить зоны продуктивности и рельеф. Если карта зон продуктивности похожа на карту рельефа, значит, рельеф через свои производные (например, склоны или низины) влияет на химические и физические свойства почвы и распределение влаги на поле. Влага, в свою очередь, — на урожайность. В таком случае недостаток или избыток влаги на поле — лимитирующий фактор. Если дело не в распределении влаги, переходите к следующему пункту.
Карту рельефа можно скачать с бортовых компьютеров вашей техники. Визуализируйте её в веб-приложении OneSoil и приступайте к анализу. В своих экспериментах мы так и делаем. Кроме этого, в конце 2020 года наша команда планирует выпустить новую функцию — слои на полях в веб-приложении. Один из таких слоёв — это рельеф поля.
Карту рельефа можно скачать с бортовых компьютеров вашей техники. Визуализируйте её в веб-приложении OneSoil и приступайте к анализу. В своих экспериментах мы так и делаем. Кроме этого, в конце 2020 года наша команда планирует выпустить новую функцию — слои на полях в веб-приложении. Один из таких слоёв — это рельеф поля.
Карта склонов одного из полей в Украине, наложенная на зоны продуктивности. Высокие склоны совпали с зонами низкой продуктивности. В этих же участках я обнаружил почвенную эрозию
3. Сравнивать зоны продуктивности и яркость почвы стоит в том случае, если зоны продуктивности не связаны с рельефом. У карт зон продуктивности и яркости почвы есть общие черты? Скорее всего, на урожайность влияет содержание гумуса.
Для анализа яркости почвы я рекомендую использовать снимок поля в момент, когда почва была распахана, а на поверхности отсутствовали растительные остатки. Проще всего это сделать сразу после посева. Скачать такой снимок можно со специального ресурса от Sentinel. Регистрируетесь, выбираете на карте свой регион, скачиваете снимок формата B08. Это снимок в ближнем инфракрасном канале. Затем загружаете его в любую GIS-программу, увеличиваете контрастность и приступаете к анализу.
Для анализа яркости почвы я рекомендую использовать снимок поля в момент, когда почва была распахана, а на поверхности отсутствовали растительные остатки. Проще всего это сделать сразу после посева. Скачать такой снимок можно со специального ресурса от Sentinel. Регистрируетесь, выбираете на карте свой регион, скачиваете снимок формата B08. Это снимок в ближнем инфракрасном канале. Затем загружаете его в любую GIS-программу, увеличиваете контрастность и приступаете к анализу.
На карте видно, что почва светлее в участках низкой продуктивности. Значит, на продуктивность влияет содержание органики
4. Проверить кислотность почвы в зонах низкой продуктивности. Это нужно сделать, если связи между яркостью почвы, рельефом и продуктивностью на поле нет. Проще всего проверить кислотность с помощью pH-метра или в лаборатории.
5. Провести агрохимический анализ. Только после того, как вы исследовали поле и убедились, что ни рельеф, ни содержание органики не ограничивают урожайность, а с кислотностью всё в порядке, стоит делать анализ на содержание фосфора, калия и других макро- и микроэлементов.
Когда без лимитирующего фактора не обойтись?
Вообще всегда. Но вот несколько примеров, в которых мы исследуем зоны продуктивности на поле и определяем лимитирующий фактор.
Обсудить статью и насущные проблемы сельского хозяйства можно в нашем Телеграм-сообществе!
Всеволод Генин
Статьи по теме
Про людей, поля и технологии
Подпишитесь на рассылку и получайте новые статьи прямо на почту. Можно читать даже в поле.